Assessing Climatic Variability in Data Scare Region of Morocco (UpperLarbaâ Basin): Drought Periods and Exceptional Precipitation Events from 1958 to 2023
Abstract
The southern Mediterranean region is characterized by significant climatic variability, which profoundly affects precipitation patterns, a critical water resource. This region has been experiencing atypical weather events, including extreme precipitation and extended drought periods. The aim of this study is to investigate the climatic variability over data-scarce regions. To attend to this objective, we conducted a comprehensive statistical analysis within the upperLarbaâ basin, as a case study, situated at the edge of the Eastern Rif Mountains. Our research involved a thorough analysis of daily, monthly, and annual precipitation data spanning 65 years, from 1958 to 2023. The homogeneity test revealed a disturbance in the time series from the late 1970s to the early 1980s across all six rainfall stations used. Utilizing the Moving Average and Inverse Distance Weighting (IDW) model, we identified variations in rainfall amounts, demonstrating a notable trend from the southwest to the northeast of the basin. Furthermore, correlation analysis between precipitation levels and the North Atlantic Oscillation (NAO) index showed an inverse relationship, particularly evident in the northwestern section of the watershed. The Evapotranspiration Moisture Index (EMI) showed that drought lasted between 33 and 36 years, with one-third of the samples considered normal drought and two cases labeled as severe based on the Standardized Precipitation Index (SPI). Our findings suggest that the Pearson type III distribution is the most appropriate for estimating the return periods of extreme precipitation in Taza, whereas the Gumbel distribution is better suited for Sebt Bouklal. We recorded precipitation levels of 45 mm in Taza and 54 mm in Sebt Bouklal for a 5-year return period. For a 100-year return period, the figures increased to 88 mm in Taza and 95 mm in Sebt Bouklal.
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References
2. BARRIENDOS M, DANNECKER A (1999) La sequía de 1812-1824 en la costa central catalana. Consideraciones climáticas eimpacto social del evento, en Raso, J.M. y Martín Vide, J. (eds.) : La climatología española en los albores del siglo XXI,Oikos-Tau, Barcelona, 53-62.
3. BARRIENDOS M, PEÑA J.C, MARTÍN VIDE J (1998) La calibración instrumental de registros climáticos documentales. Aproximación metodológica a resolución anual para el caso de la precipitación en Barcelona (1521-1989), Investigaciones Geográficas, 20, 99-117.
4. BENZERTI Z, HABAIEB H. (2001) Etude de la persistance de la sécheresse en Tunisie par utilisation des chaînés de Markov (1909-1996). SècheresseVolume 12, numéro 4,pp 215-220.
5. BOBÉE B and Ashkar F (1991) The Gamma Family and Derived Distributions Applied in Hydrology. Water Resources Publications, 203 p.
6. BROU Y.T, AKINDES F, BIGOT S (2005) La variabilité climatique en Côte d’Ivoire : entre perceptions sociales et réponses agricoles. Cahiers Agricultures vol. 14, n° 6, pp 533-540.
7. BUISHAND T.A (1984) Tests for detecting a shift in the means of hydrological time séries. J.Hydrol., 73, 51-69.
8. DAKI Y, LACHGAR R, EL HADI H (2016) Caractérisation De La Sécheresse Climatique Du Bassin Versant D’oum Er Rbia (Maroc) Par Le Biais De L’indice De Précipitation Standardisé (SPI). European Scientific Journal May 2016 edition vol.12, No.14, pp 198- 209.
9. DELANNOY H (1988) Précipitations saisonnières du Maroc cisatlasique et téléconnexions dans la circulation atmosphérique. Bull. Associé. Géogr. Franc., n° 5, Paris, pp 393-406.
10. EL ADLOUNI S, et BOBÉE B (2014) Analyse Fréquentielle avec le logiciel HYFRAN-PLUS ». Guide d'utilisation disponible avec la version Démo, 71p.
11. ELKBICHI O, LAYATI E AND ELGHACHI M (2024) The impact of climatic variability on water resources in the Ouaoumana River basin in the Middle Atlas of Morocco (November 2021-May 2022) E3S Web Conf.Volume 582, 2024 1st International Conference on Materials Sciences and Mechatronics for Sustainable Energy and the Environment (MSMS2E 2024) 10p.
12. FILAHI S, MOUNIR L, TANARHTE M, TRAMBLAY Y, (2015)1 tendance et variabilité des evenements extrêmes au maroc. Actes XXVIII eme colloquede l’associations internationales de climatologie ,1-4 juill 2015.liege, Belgique PP 463-468
13. HABIBI B, MEDDI M, BOUCEFIANE A (2012) Analyse fréquentielle des pluies journalières maximales Cas du Bassin Chott- Chergui. Revue Nature & Technologie. C-Sciences de l'Environnement, n° 08, pp :41-48
14. HANCHANE M (2017) variabilité pluviométrique de la côte méditerranéenne marocaine et modes de la circulation atmosphérique à grande échelle. In. Acte du xxxème colloque de l’association internationale de climatologie, Sfax 03-06 juillet
15. HEGEWISCH K.C AND ABATZOGLOU J.T (2023) Data Download web tool. Climate Toolbox (https://climatetoolbox.org/), version 2023-02-20.
16. HERTIG E, SEUBERT S, VOGT G, PAETH H, JACOBEIT J (2013) Changes of total versus extreme precipitation and dry periods until the end of the twenty-first century: statistical assessments for the Mediterranean are, Theoretical and Applied Climatology, Vol. 111, 1-20. DOI : 10.1007/s00704-012-0639-5
17. HOERLING M, EISCHEID J, PERLWITZ J, QUAN X, ZHANG T, PEGION P, (2012) On the increased frequency of Mediterranean drought, Journal of Climate, Vol. 25, 2146-2161. DOI : 10.1175/JCLI-D-11-00296.1
18. HUTCHINSON M.F (1998) Interpolation of rainfall data with thin plate smoothing splines. Part I: Two-dimensional smoothing of data with short range correlation, J. Geogr. Inform. Decis. Anal., 2, p. 152-167.
19. KHOMSI K (2014) Variabilité hydroclimatique dans les bassins versants du Bouregreg et du Tensift au Maroc : moyennes, extrêmes et projections climatiques », Thèse de
20. KNIPPERTZ P, CHRISTOPH M, SPETH P, (2003) Long Term precipitation variability in Morocco and the link to the large-scale circulation in recent and future climates. Meteorology and Atmospheric Physics 83 : 67-8.
21. LAWIN A. E (2007) Analyse climatologique et statistique du régime pluviométrique de la Haute Vallée de l'Ouémé à partir des données pluviographiques AMMA-CATCH Bénin. Thèse de Doctorat, Institut National Polytechnique de Grenoble, France. 231p.
22. Layan B, Zemzami M and Bougdira, B (2024b) Gestion du risque d'inondation par les aspects de la simulation de l’impact des scénarios d’aménagement, Oued Larbaâ, ville de Taza, Maroc. Revue Marocaine de géomorphologie. N°8. PP. 1 – 22. ISSN: 2508-9382. http://revues.imist.ma/?journalremag eom.
23. Layan B, Zemzami M, Bougdira B and Benaabidate L (2024a) Assessment of the Potential Flood Hazard of the Larbaâ Wadi, Rural Center of Sebt Bouklal,Taza, Morocco, BIO Web of Conferences 109, 01026 (2024) WA2EN2023, 10p
https://doi.org/10.1051/bioconf/202410901026
24. LE BARBE, LEBEL T, TAPSOBA D (2002) Rainfall variability in West Africa during the years 1950-1990. Journal of Climate 15 pp. 187-202.
25. LEBEL T, AMANI A, CAZENAVE F, LECOQ J, TAUPIN J.D et al. (1996) La distribution spatio-temporelle des pluies ausahel: apports de l'expérience EPSAT-Niger. IAHS Publication 238, pp. 77-98.
26. Lloyd-Hughes B, and Saunders M.A (2002) Seasonal prediction of European spring precipitation from El Niño-Southern Oscillation and local sea-surface temperatures. Int. J. Climatol. 22, 1-14.
27. LUBES H, MASSON JM, SERVAT E, PATUREL JE, KOUAME B (1994) Caractérisation de fluctuations dans une série chronologique par application de tests statistiques-Etude bibliographique. Rapport N ° 3 Programme ICCARE. Montpellier : Orstom éditions, 21p.
28. LUBES H, MASSON JM, SERVAT E, PATUREL JE, SERVAT,(1998) Variabilité climatique et statistiques. Etude par simulation de la puissance et de la robustesse de quelques tests utilisés pour vérifier l'homogénéité de chroniques. Revue des sciences de l'eau Volume 11, Number 3, pp 383-408.
29. Matheron G. (1965) Les variables régionalisées et leur estimation. Masson et Cie, Paris. 305p.
30. MCKEE T.B, DOESKEN N.J, KLEIST J (1993) The Relationship of Drought Frequency and Duration to Time Scales. 8th Conference on Applied Climatology, Anaheim, 17-22 January 1993, 179-184.
31. Moron, V., and M. N. Ward, 1998: ENSO teleconnections with climate variability in the European and African sectors. Weather 53, 287-295.
32. NDONG J.B (1995) L’évolution de la pluviométrie au Sénégal et les incidences de la sécheresse récente sur l’environnement, in Sahel, la grande sécheresse, Revue de géographie de Lyon, 70, 3-4, pp. 193- 198.
33. NIPPERTZ P, CHRISTOPH M, SPETH P (2003) Long term precipitation variability in Morocco and the link to the large-scale circulation in recent and future climates. Meteorology and Atmospheric Physics 83 pp 67-88.
34. ORGANISATION MÉTÉOROLOGIQUE MONDIALE (1969) Vocabulaire Météorologique International. Note technique n° 182, Genève, 91p.
35. OUCHOUIA IKBAL, CHAOUKI A (2022) De la variabilité climatique au changement du régime hydrologique dans le bassin de l’oued Ouzoud/ Haut Atlas Central/ Maroc.. ffhal-03581861f 10p.
36. PETTITT A. N (1979) A Non-Parametric Approach to the Change- Point Problem, Journal of the Royal Statistical Society. Series C (Applied Statistics), Vol. 28, pp.126-135.
37. PHILLIPS D.L, DOLPH J, MARKS D. (1992) A comparison of geostatistical procedures for spatial analysis of precipitations in mountainous terrain, Agr. Forest. Meteorol., 58, p. 119-41
38. QADEM Z, QADEM A OBDA, K & LASRI M, (2019) Variabilité climatique et son impact sur l’organisation spatiotemporelle des précipitations. Cas des bassins versants des Oueds Mikkès et Fès. Maroc. EWASH & TI Journal, 2019 Volume 3 Issue 4, Page 253-260.
39. QUADRELLI R, PAVAN V, MOLTENI F (2001) Wintertime variability of Mediterranean precipitation and its links with large-scale circulation anomalies. Clim. Dyn. 17, 457-466.
40. RAYMOND F, ULLMANN A, CAMBERLIN P, (2016), Précipitations intenses sur le Bassin Méditerranéen : quelles tendances entre 1950 et 2013 ?, Cybergeo : European Journal of Geography [En ligne], Environnement, Nature, Paysage, document 760, mis en ligne le 07 janvier 2016, consulté le 07 janvier 2016. URL : http://cybergeo.revues.org/27410 ; DOI : 10.4000/cybergeo.27410. DOI : 10.4000/cybergeo.27410.
41. SEBBAR A (2013) Étude de la variabilité et de l’évolution de la pluviométrie au Maroc (1935-2005) : Réactualisation de la carte des précipitations. Thèse de doctorat en Bioclimatologie, Univ. Hassan II, Fac. Sci. Ben M’sik, Casablanca, 186 p.
42. SEBBAR A, FOUGRACH H, HSAIN M, SALOUI A, BADRI W (2011) Étude de la variabilité du régime pluviométrique au Maroc septentrional (1935-2004) ». Sécheresse, 22, pp 139-48.
43. SERVAT E, PATUREL J.E, LUBES-NIEL H, KOUAME B, MASSON J.M, (1998) De différents aspects de la variabilité de la pluviométrie en Afrique de l’Ouest et Centrale non Sahélienne, Revue des Sciences de l’eau, pp. 363-387.
44. STOUR L and AGOUMI A (2008) Sécheresse climatique au Maroc durant les dernières décennies. Hydroécologie appliquée, Volume 16, pp 215-232.
45. TABIOS G.Q and SALAS J.D (1985) A comparative analysis of techniques for spatial
46. TAESOMBAT W and SRIWONGSITANON N (2009) Areal rainfall estimation using spatial interpolation techniques, ScienceAsia, 35, p. 268-275.
47. TAIBI S, MEDDI M, SOUAG D, MAHE G (2013) Evolution et régionalisation des précipitations au nord de l’Algérie (1936–2009) Climate and Land Surface Changes in
48. Tribak A (2020) Erosion and Flooding Risks in the Marly Basins of the Eastern Prerif Mountains (Morocco): A Response to Exceptional Climate Events or to…. Revista de Estudios Andaluces, 40, 159-182. https://dx.doi.org/10.12795/rea.2020.i40.09
49. VALENT P and VÝLETA R (2015) Calculating Areal Ranfall Using A More Efficient Idw Interpolation Algorithm. International Journal of Engineering Research & Science (IJOER), Vol.-1, Issue-7, pp 9- 17.
50. WANNER H (2004) Wet season Mediterranean precipitation variability: influence of large-scale dynamics and trends. Climate Dynamics 23, pp 63-78.
51. XOPLAKI E, GONZALEZ-ROUCOU J.F, LUTERBACHER J, (2002) Climate variability over the Mediterranean, Bern, thèse de doctorat de l’Université de Bern, suisse, 193 p.
52. ZAMRANE Z (2016) Recherche d’indices de variabilité climatique dans des séries hydroclimatiques au Maroc : identification, positionnement temporel, tendances et liens avec les fluctuations climatiques : cas des grands bassins de la Moulouya, du Sebou et du Tensift. Thèse de doctorat, Université Montpellier, 211p.
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